MUON/MUONmassPlot_ESD.C

   1 #if !defined(__CINT__) || defined(__MAKECINT__)
   2 // ROOT includes
   3 #include "TTree.h"
   4 #include "TBranch.h"
   5 #include "TClonesArray.h"
   6 #include "TLorentzVector.h"
   7 #include "TFile.h"
   8 #include "TH1.h"
   9 #include "TH2.h"
  10 #include "TParticle.h"
  11 #include "TTree.h"
  12 #include <Riostream.h>
  13
  14 // STEER includes
  15 #include "AliRun.h"
  16 #include "AliRunLoader.h"
  17 #include "AliHeader.h"
  18 #include "AliLoader.h"
  19 #include "AliStack.h"
  20 #include "AliMagF.h"
  21 #include "AliESD.h"
  22
  23 // MUON includes
  24 #include "AliMUONTrackParam.h"
  25 #include "AliESDMuonTrack.h"
  26 #endif
  27 //
  28 // Macro MUONmassPlot.C for ESD
  29 // Ch. Finck, Subatech, April. 2004
  30 //
  31
  32 // macro to make invariant mass plots
  33 // for combinations of 2 muons with opposite charges,
  34 // from root file "MUON.tracks.root" containing the result of track reconstruction.
  35 // Histograms are stored on the "MUONmassPlot.root" file.
  36 // introducing TLorentzVector for parameter calculations (Pt, P,rap,etc...)
  37 // using Invariant Mass for rapidity.
  38
  39 // Arguments:
  40 //   FirstEvent (default 0)
  41 //   LastEvent (default 0)
  42 //   ResType (default 553)
  43 //      553 for Upsilon, anything else for J/Psi
  44 //   Chi2Cut (default 100)
  45 //      to keep only tracks with chi2 per d.o.f. < Chi2Cut
  46 //   PtCutMin (default 1)
  47 //      to keep only tracks with transverse momentum > PtCutMin
  48 //   PtCutMax (default 10000)
  49 //      to keep only tracks with transverse momentum < PtCutMax
  50 //   massMin (default 9.17 for Upsilon)
  51 //      &  massMax (default 9.77 for Upsilon)
  52 //         to calculate the reconstruction efficiency for resonances with invariant mass
  53 //         massMin < mass < massMax.
  54
  55 // Add parameters and histograms for analysis
  56
  57 Bool_t MUONmassPlot(char* filename = "galice.root", Int_t FirstEvent = 0, Int_t LastEvent = 10000,
  58                   char* esdFileName = "AliESDs.root", Int_t ResType = 553,
  59                   Float_t Chi2Cut = 100., Float_t PtCutMin = 1., Float_t PtCutMax = 10000.,
  60                   Float_t massMin = 9.17,Float_t massMax = 9.77)
  61 {
  62   cout << "MUONmassPlot " << endl;
  63   cout << "FirstEvent " << FirstEvent << endl;
  64   cout << "LastEvent " << LastEvent << endl;
  65   cout << "ResType " << ResType << endl;
  66   cout << "Chi2Cut " << Chi2Cut << endl;
  67   cout << "PtCutMin " << PtCutMin << endl;
  68   cout << "PtCutMax " << PtCutMax << endl;
  69   cout << "massMin " << massMin << endl;
  70   cout << "massMax " << massMax << endl;
  71
  72
  73   //Reset ROOT and connect tree file
  74   gROOT->Reset();
  75
  76   // File for histograms and histogram booking
  77   TFile *histoFile = new TFile("MUONmassPlot.root", "RECREATE");
  78   TH1F *hPtMuon = new TH1F("hPtMuon", "Muon Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
  79   TH1F *hPtMuonPlus = new TH1F("hPtMuonPlus", "Muon+ Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
  80   TH1F *hPtMuonMinus = new TH1F("hPtMuonMinus", "Muon- Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
  81   TH1F *hPMuon = new TH1F("hPMuon", "Muon P (GeV/c)", 100, 0., 200.);
  82   TH1F *hChi2PerDof = new TH1F("hChi2PerDof", "Muon track chi2/d.o.f.", 100, 0., 20.);
  83   TH1F *hInvMassAll = new TH1F("hInvMassAll", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2)", 480, 0., 12.);
  84   TH1F *hInvMassBg = new TH1F("hInvMassBg", "Mu+Mu- invariant mass BG(GeV/c2)", 480, 0., 12.);
  85   TH2F *hInvMassAll_vs_Pt = new TH2F("hInvMassAll_vs_Pt","hInvMassAll_vs_Pt",480,0.,12.,80,0.,20.);
  86   TH2F *hInvMassBgk_vs_Pt = new TH2F("hInvMassBgk_vs_Pt","hInvMassBgk_vs_Pt",480,0.,12.,80,0.,20.);
  87   TH1F *hInvMassRes;
  88   TH1F *hPrimaryVertex = new TH1F("hPrimaryVertex","SPD reconstructed Z vertex",150,-15,15);
  89
  90   if (ResType == 553) {
  91     hInvMassRes = new TH1F("hInvMassRes", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2) around Upsilon", 60, 8., 11.);
  92   } else {
  93     hInvMassRes = new TH1F("hInvMassRes", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2) around J/Psi", 80, 0., 5.);
  94   }
  95
  96   TH1F *hNumberOfTrack = new TH1F("hNumberOfTrack","nb of track /evt ",20,-0.5,19.5);
  97   TH1F *hRapMuon = new TH1F("hRapMuon"," Muon Rapidity",50,-4.5,-2);
  98   TH1F *hRapResonance = new TH1F("hRapResonance"," Resonance Rapidity",50,-4.5,-2);
  99   TH1F *hPtResonance = new TH1F("hPtResonance", "Resonance Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
 100   TH2F *hThetaPhiPlus = new TH2F("hThetaPhiPlus", "Theta vs Phi +", 760, -190., 190., 400, 160., 180.);
 101   TH2F *hThetaPhiMinus = new TH2F("hThetaPhiMinus", "Theta vs Phi -", 760, -190., 190., 400, 160., 180.);
 102
 103
 104   // settings
 105   Int_t EventInMass = 0;
 106   Int_t EventInMassMatch = 0;
 107   Int_t NbTrigger = 0;
 108
 109   Float_t muonMass = 0.105658389;
 110 //   Float_t UpsilonMass = 9.46037;
 111 //   Float_t JPsiMass = 3.097;
 112
 113   Double_t thetaX, thetaY, pYZ;
 114   Double_t fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1;
 115   Double_t fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2;
 116   Int_t fCharge, fCharge2;
 117
 118   Int_t ntrackhits, nevents;
 119   Double_t fitfmin;
 120   Double_t fZVertex=0;
 121   Double_t fYVertex=0;
 122   Double_t fXVertex=0;
 123
 124   TLorentzVector fV1, fV2, fVtot;
 125
 126   // set off mag field
 127   AliMagF::SetReadField(kFALSE);
 128
 129   // open run loader and load gAlice, kinematics and header
 130   AliRunLoader* runLoader = AliRunLoader::Open(filename);
 131   if (!runLoader) {
 132     Error("MUONmass_ESD", "getting run loader from file %s failed",
 133             filename);
 134     return kFALSE;
 135   }
 136
 137   if (!gAlice) {
 138     Error("MUONmass_ESD", "no galice object found");
 139     return kFALSE;
 140   }
 141
 142
 143   // open the ESD file
 144   TFile* esdFile = TFile::Open(esdFileName);
 145   if (!esdFile || !esdFile->IsOpen()) {
 146     Error("MUONmass_ESD", "opening ESD file %s failed", esdFileName);
 147     return kFALSE;
 148   }
 149
 150   AliESD* esd = new AliESD();
 151   TTree* tree = (TTree*) esdFile->Get("esdTree");
 152   if (!tree) {
 153     Error("CheckESD", "no ESD tree found");
 154     return kFALSE;
 155   }
 156   tree->SetBranchAddress("ESD", &esd);
 157
 158
 159
 160   runLoader->LoadHeader();
 161   nevents = runLoader->GetNumberOfEvents();
 162
 163   AliMUONTrackParam trackParam;
 164
 165   // Loop over events
 166   for (Int_t iEvent = FirstEvent; iEvent <= TMath::Min(LastEvent, nevents - 1); iEvent++) {
 167
 168     // get current event
 169     runLoader->GetEvent(iEvent);
 170
 171     // get the event summary data
 172     tree->GetEvent(iEvent);
 173     if (!esd) {
 174       Error("CheckESD", "no ESD object found for event %d", iEvent);
 175       return kFALSE;
 176     }
 177
 178     // get the SPD reconstructed vertex (vertexer) and fill the histogram
 179     AliESDVertex* Vertex = (AliESDVertex*) esd->AliESD::GetVertex();
 180
 181     if (Vertex) {
 182       fZVertex = Vertex->GetZv();
 183       fYVertex = Vertex->GetYv();
 184       fXVertex = Vertex->GetXv();
 185
 186     }
 187     hPrimaryVertex->Fill(fZVertex);
 188
 189     Int_t nTracks = (Int_t)esd->GetNumberOfMuonTracks() ;
 190
 191     //    printf("\n Nb of events analysed: %d\r",iEvent);
 192     //      cout << " number of tracks: " << nTracks  <<endl;
 193
 194     // loop over all reconstructed tracks (also first track of combination)
 195     for (Int_t iTrack = 0; iTrack <  nTracks;  iTrack++) {
 196
 197       AliESDMuonTrack* muonTrack = esd->GetMuonTrack(iTrack);
 198
 199       if (!Vertex) {
 200         //re-extrapolate to vertex, if not kown before.
 201         trackParam.GetParamFrom(*muonTrack);
 202         trackParam.ExtrapToVertex(fXVertex, fYVertex, fZVertex);
 203         trackParam.SetParamFor(*muonTrack);
 204       }
 205       thetaX = muonTrack->GetThetaX();
 206       thetaY = muonTrack->GetThetaY();
 207
 208       pYZ     =  1./TMath::Abs(muonTrack->GetInverseBendingMomentum());
 209       fPzRec1  = - pYZ / TMath::Sqrt(1.0 + TMath::Tan(thetaY)*TMath::Tan(thetaY));
 210       fPxRec1  = fPzRec1 * TMath::Tan(thetaX);
 211       fPyRec1  = fPzRec1 * TMath::Tan(thetaY);
 212       fCharge = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack->GetInverseBendingMomentum()));
 213
 214       fE1 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec1 * fPxRec1 + fPyRec1 * fPyRec1 + fPzRec1 * fPzRec1);
 215       fV1.SetPxPyPzE(fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1);
 216
 217       ntrackhits = muonTrack->GetNHit();
 218       fitfmin    = muonTrack->GetChi2();
 219
 220       // transverse momentum
 221       Float_t pt1 = fV1.Pt();
 222
 223       // total momentum
 224       Float_t p1 = fV1.P();
 225
 226       // Rapidity
 227       Float_t rapMuon1 = fV1.Rapidity();
 228
 229       // chi2 per d.o.f.
 230       Float_t ch1 =  fitfmin / (2.0 * ntrackhits - 5);
 231 //      printf(" px %f py %f pz %f NHits %d  Norm.chi2 %f charge %d\n",
 232 //           fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, ntrackhits, ch1, fCharge);
 233
 234       // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
 235
 236       if ((ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin) && (pt1 < PtCutMax)) {
 237
 238         // fill histos hPtMuon and hChi2PerDof
 239         hPtMuon->Fill(pt1);
 240         hPMuon->Fill(p1);
 241         hChi2PerDof->Fill(ch1);
 242         hRapMuon->Fill(rapMuon1);
 243         if (fCharge > 0) {
 244           hPtMuonPlus->Fill(pt1);
 245           hThetaPhiPlus->Fill(TMath::ATan2(fPyRec1,fPxRec1)*180./TMath::Pi(),TMath::ATan2(pt1,fPzRec1)*180./3.1415);
 246         } else {
 247           hPtMuonMinus->Fill(pt1);
 248           hThetaPhiMinus->Fill(TMath::ATan2(fPyRec1,fPxRec1)*180./TMath::Pi(),TMath::ATan2(pt1,fPzRec1)*180./3.1415);
 249         }
 250         // loop over second track of combination
 251         for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < nTracks; iTrack2++) {
 252
 253           AliESDMuonTrack* muonTrack = esd->GetMuonTrack(iTrack2);
 254
 255           if (!Vertex) {
 256             trackParam.GetParamFrom(*muonTrack);
 257             trackParam.ExtrapToVertex(fXVertex, fYVertex, fZVertex);
 258             trackParam.SetParamFor(*muonTrack);
 259           }
 260
 261           thetaX = muonTrack->GetThetaX();
 262           thetaY = muonTrack->GetThetaY();
 263
 264           pYZ      =  1./TMath::Abs(muonTrack->GetInverseBendingMomentum());
 265           fPzRec2  = - pYZ / TMath::Sqrt(1.0 + TMath::Tan(thetaY)*TMath::Tan(thetaY));
 266           fPxRec2  = fPzRec2 * TMath::Tan(thetaX);
 267           fPyRec2  = fPzRec2 * TMath::Tan(thetaY);
 268           fCharge2 = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack->GetInverseBendingMomentum()));
 269
 270           fE2 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec2 * fPxRec2 + fPyRec2 * fPyRec2 + fPzRec2 * fPzRec2);
 271           fV2.SetPxPyPzE(fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2);
 272
 273           ntrackhits = muonTrack->GetNHit();
 274           fitfmin    = muonTrack->GetChi2();
 275
 276           // transverse momentum
 277           Float_t pt2 = fV2.Pt();
 278
 279           // chi2 per d.o.f.
 280           Float_t ch2 = fitfmin  / (2.0 * ntrackhits - 5);
 281
 282           // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
 283           if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin)  && (pt2 < PtCutMax)) {
 284
 285             // condition for opposite charges
 286             if ((fCharge * fCharge2) == -1) {
 287
 288               // invariant mass
 289               fVtot = fV1 + fV2;
 290               Float_t invMass = fVtot.M();
 291
 292               // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
 293               hInvMassAll->Fill(invMass);
 294               hInvMassRes->Fill(invMass);
 295               hInvMassAll_vs_Pt->Fill(invMass,fVtot.Pt());
 296               Int_t ptTrig;
 297               if (ResType == 553)
 298                 ptTrig =  0x400;// mask for Hpt unlike sign pair
 299               else
 300                 ptTrig =  0x200;// mask for Lpt unlike sign pair
 301
 302               if (esd->GetTriggerMask() &  ptTrig) NbTrigger++;
 303               if (invMass > massMin && invMass < massMax) {
 304                 EventInMass++;
 305                 if (muonTrack->GetMatchTrigger() && (esd->GetTriggerMask() & ptTrig))// match with trigger
 306                   EventInMassMatch++;
 307
 308                 hRapResonance->Fill(fVtot.Rapidity());
 309                 hPtResonance->Fill(fVtot.Pt());
 310               }
 311
 312             } // if (fCharge * fCharge2) == -1)
 313           } // if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin) && (pt2 < PtCutMax))
 314         } //  for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < iTrack; iTrack2++)
 315       } // if (ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin)&& (pt1 < PtCutMax) )
 316     } // for (Int_t iTrack = 0; iTrack < nrectracks; iTrack++)
 317
 318     hNumberOfTrack->Fill(nTracks);
 319     //    esdFile->Delete();
 320   } // for (Int_t iEvent = FirstEvent;
 321
 322 // Loop over events for bg event
 323
 324   Double_t thetaPlus,  phiPlus;
 325   Double_t thetaMinus, phiMinus;
 326   Float_t PtMinus, PtPlus;
 327
 328   for (Int_t iEvent = 0; iEvent < hInvMassAll->Integral(); iEvent++) {
 329
 330     hThetaPhiPlus->GetRandom2(phiPlus, thetaPlus);
 331     hThetaPhiMinus->GetRandom2(phiMinus,thetaMinus);
 332     PtPlus = hPtMuonPlus->GetRandom();
 333     PtMinus = hPtMuonMinus->GetRandom();
 334
 335     fPxRec1  = PtPlus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
 336     fPyRec1  = PtPlus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
 337     fPzRec1  = PtPlus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaPlus);
 338
 339     fE1 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec1 * fPxRec1 + fPyRec1 * fPyRec1 + fPzRec1 * fPzRec1);
 340     fV1.SetPxPyPzE(fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1);
 341
 342     fPxRec2  = PtMinus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
 343     fPyRec2  = PtMinus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
 344     fPzRec2  = PtMinus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaMinus);
 345
 346     fE2 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec2 * fPxRec2 + fPyRec2 * fPyRec2 + fPzRec2 * fPzRec2);
 347     fV2.SetPxPyPzE(fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2);
 348
 349     // invariant mass
 350     fVtot = fV1 + fV2;
 351
 352     // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
 353     hInvMassBg->Fill(fVtot.M());
 354     hInvMassBgk_vs_Pt->Fill( fVtot.M(), fVtot.Pt() );
 355   }
 356
 357   histoFile->Write();
 358   histoFile->Close();
 359
 360   cout << endl;
 361   cout << "EventInMass " << EventInMass << endl;
 362   cout << "NbTrigger " << NbTrigger << endl;
 363   cout << "EventInMass match with trigger " << EventInMassMatch << endl;
 364
 365   return kTRUE;
 366 }
 367